論文の概要: Consciousness-ECG Transformer for Conscious State Estimation System with Real-Time Monitoring
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.02853v1
- Date: Fri, 31 Oct 2025 05:53:41 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-06 18:19:32.169016
- Title: Consciousness-ECG Transformer for Conscious State Estimation System with Real-Time Monitoring
- Title(参考訳): リアルタイムモニタリングによる意識状態推定システムのための意識-ECG変換器
- Authors: Young-Seok Kweon, Gi-Hwan Shin, Ji-Yong Kim, Bokyeong Ryu, Seong-Whan Lee,
- Abstract要約: 非侵襲的で信頼性の高い意識状態推定に心電図(ECG)信号を利用する変圧器を提案する。
我々のアプローチでは、意識状態と無意識状態を区別する心拍変動特性を効果的に捉えるために、クエリアテンションを分離したトランスフォーマーを用いている。
本研究は,心電図に基づく意識モニタリングが患者の安全性を高め,意識状態の理解を深める可能性を明らかにするものである。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 40.49243145490585
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Conscious state estimation is important in various medical settings, including sleep staging and anesthesia management, to ensure patient safety and optimize health outcomes. Traditional methods predominantly utilize electroencephalography (EEG), which faces challenges such as high sensitivity to noise and the requirement for controlled environments. In this study, we propose the consciousness-ECG transformer that leverages electrocardiography (ECG) signals for non-invasive and reliable conscious state estimation. Our approach employs a transformer with decoupled query attention to effectively capture heart rate variability features that distinguish between conscious and unconscious states. We implemented the conscious state estimation system with real-time monitoring and validated our system on datasets involving sleep staging and anesthesia level monitoring during surgeries. Experimental results demonstrate that our model outperforms baseline models, achieving accuracies of 0.877 on sleep staging and 0.880 on anesthesia level monitoring. Moreover, our model achieves the highest area under curve values of 0.786 and 0.895 on sleep staging and anesthesia level monitoring, respectively. The proposed system offers a practical and robust alternative to EEG-based methods, particularly suited for dynamic clinical environments. Our results highlight the potential of ECG-based consciousness monitoring to enhance patient safety and advance our understanding of conscious states.
- Abstract(参考訳): 睡眠時ステージングや麻酔管理など様々な医療環境において、患者の安全を確保し、健康状態を最適化するために、意識的な状態推定が重要である。
従来の方法では、主に脳波(EEG)を利用しており、ノイズに対する高い感度や制御された環境の要求といった課題に直面している。
本研究では,心電図(ECG)信号を非侵襲的で信頼性の高い意識状態推定に用いる意識-心電図変換器を提案する。
我々のアプローチでは、意識状態と無意識状態を区別する心拍変動特性を効果的に捉えるために、クエリアテンションを分離したトランスフォーマーを用いている。
本研究では,リアルタイムモニタリングによる意識状態推定システムを実装し,手術中の睡眠時ステージングと麻酔レベルのモニタリングを含むデータセットを用いてシステムの有効性を検証した。
実験により,本モデルがベースラインモデルより優れ,睡眠時0.877,麻酔時0.880の精度が得られた。
さらに, 睡眠時および麻酔レベルのモニタリングにおいて, 曲線値0.786, 0.895の最も高い面積を達成できた。
提案システムは脳波ベースの手法に代わる実用的で堅牢な代替手段を提供し、特に動的臨床環境に適している。
本研究は,心電図に基づく意識モニタリングが患者の安全性を高め,意識状態の理解を深める可能性を明らかにするものである。
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